CN204827795U - 垂直轴风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种风力发电机,包括风轮,风轮包括固定主轴、活动主轴、加强板和叶片轴组;活动主轴套设在固定主轴外;加强板为圆盘状,活动主轴穿过加强板的圆心,加强板固定在活动主轴上;加强板之间设置有多个叶片轴组,叶片轴组均匀环绕在活动主轴周围,叶片轴组包括固定叶片、叶片轴和活动叶片,固定叶片安装在活动主轴上并与加强板垂直,相邻两叶片轴组的固定叶片相互垂直,固定叶片开设有窗口,叶片轴水平地固定在窗口内。本实用新型的有益效果在于:活动主轴上固定有圆盘状的加强板可对抗强风,防止损坏风轮;在风力推动下,不仅固定叶片绕着固定主轴转动,活动叶片也绕着叶片轴转动,风能利用率高且结构简单、可抗强风。

Description

垂直轴风力发电机
技术领域
本实用新型涉及风能发电领域,具体地说是一种垂直轴风力发电机。
背景技术
风的产生是由于太阳将地表的空气加温,空气受热膨胀变轻而往上升,热空气上升后,低温的里空气就从四周横向流入,因而形成空气的流动,这就是风。风力发电是由空气流动时产生的风压,借由空气的气动力作用(包括升力及阻力),推动风力机的叶片旋转,进而带动发电机转动进而转换成电能。尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:①水平轴风力发电机,风轮的旋转轴与风向平行;②垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。
水平轴风力发电机由风叶轮、变速箱、加速齿轮箱、发电机、偏移装置、控制系统、塔架等部件所组成。风叶轮的作用是将风能转换为机械能,它是由气体流动性能良好的叶片装在轮轴上所组成,低速转动的风叶轮通过传动系统经由加速齿轮箱来增速,将动力传导给发电机。上述这些组件都安装在机舱内,整个机舱由高大的塔架支撑,由于风向会经常改变,为了有效地利用风能,必须要有自动迎风的装置,根据风向感测仪测得的风向信号,再由控制器来控制偏移电机,驱动小齿轮去推动塔架上的大齿轮,使整个机舱借由此自动控制的系统,来保持正确的迎风面。
水平式风机的发电机轴承平行于风向,也就表示其叶片与风向垂直,所以采用升力型叶片,能比垂直轴风机的推力型叶片撷取更大风能,因此水平风力发电机就必须能360度旋转以追逐风向。其叶片形式有单叶、双叶、三叶及四叶。单叶及双叶的转速通常较快,齿轮比较低,但是叶片在上下区域的变动较大,容易衍生疲劳负荷,且动态视觉、叶片平衡及输出效率较差。四叶虽然输出效率最高,但是在成本考量上仍是以三叶片最佳,因此三叶片形式的水平风机为目前最常见机种。另以其旋翼座向又可分为上风型及下风型两种。
水平式风机的最大优点为输出效率高,但缺点为扫风面积(叶片动态360度垂直投影面积)大、成本及维修费用高及噪音大。
垂直轴风力发电机具有不用对风向,无噪音,安全性高等诸多优点,是未来风力发电机发展的一个重要方向。现有的垂直轴风力发电机一般都是由叶片、传动系统、发电机等关键部件组成,通过传动系统将风力发电机叶片上的转矩输入到发电机的主轴上,带动发电机主轴转动,进而发电。整个发电机系统的效率不高,整机的结构也不够紧凑。
申请号为2014102026684的发明专利公开了一种垂直轴风力发电机,包括支撑架,设置在支撑架上的中心轴,安装在中心轴上的风轮,风轮是内、外叶片嵌套的双层结构,并以中心轴为圆心同心设置,内叶片置于外叶片围成的中心腔内,内叶片为升力型,外叶片为阻力型,内叶片通过超越离合器和中心轴连接,内叶片上设有线圈,外叶片上固定有永磁铁,内、外叶片绕中心轴沿相反的方向相对转动。该垂直轴风力发电机结构复杂,需要转动方向相反的内、外叶片双层结构来提高发电机效率,造价高的同时,为了防止风力发电机运行过程中内、外叶片发生同向转动,用超越离合器来连接内叶片和中心轴,保证风力发电机在正常工作时内叶片只能单向转动。为了防止风速高于设计风速时,风力发电机遭到破坏,还需要另外设置电磁离合器和转速传感器。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种风能利用率高、抗强风的垂直轴风力发电机。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:垂直轴风力发电机,包括风轮,所述风轮包括固定主轴、活动主轴、加强板和叶片轴组;
所述活动主轴套设在固定主轴外;
所述加强板为圆盘状,所述活动主轴穿过所述加强板的圆心,所述加强板固定在活动主轴上;
所述加强板设有两个以上,每两个加强板之间设置有多个叶片轴组,所述叶片轴组均匀环绕在活动主轴周围;
所述叶片轴组包括固定叶片、叶片轴和活动叶片,所述固定叶片安装在活动主轴上并与加强板垂直,相邻两叶片轴组的固定叶片相互垂直,所述固定叶片开设有窗口,所述叶片轴水平地固定在窗口内,所述叶片轴与固定叶片可转动地连接,所述活动叶片固定在叶片轴上,所述叶片轴设置在所述窗口的上半部分。
进一步的,所述叶片轴分别与窗口的上底边和下底边的距离之比为1∶3,所述活动叶片分别固定在叶片轴的上方和下方。
进一步的,所述活动叶片大小与窗口相同。
进一步的,还包括底座,所述固定主轴竖直的固定在底座上,所述底座内设有发电机,所述活动主轴与发电机之间设有联轴器,所述联轴器同时与活动主轴和发电机连接。
进一步的,所述活动叶片和固定叶片均为矩形,所述固定叶片长度与加强板半径相同。
本实用新型的有益效果在于:活动主轴上固定有圆盘状的加强板可对抗强风,防止损坏风轮;在风力推动下,不仅固定叶片绕着固定主轴转动,活动叶片也绕着叶片轴转动,风能利用率高且结构简单、可抗强风。
附图说明
图1为本实用新型实施例1垂直轴风力发电机的立体图。
图2为本实用新型实施例1垂直轴风力发电机的立体图。
图3为本实用新型实施例2垂直轴风力发电机的立体图。
图4为本实用新型实施例2垂直轴风力发电机的立体图。
标号说明:
1、风轮;11、活动主轴;12、加强板;13、固定叶片;14、活动叶片;15、叶片轴;2、底座。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型最关键的构思在于:活动主轴上固定有圆盘状的加强板可对抗强风;固定叶片上设置有活动叶片和叶片轴,固定叶片绕着固定主轴转动时活动叶片也绕着叶片轴转动,风能利用率高且结构简单。
请参照图1和图2,垂直轴风力发电机,包括风轮1,所述风轮1包括固定主轴、活动主轴11、加强板12和叶片轴15组;
所述活动主轴11套设在固定主轴外;
所述加强板12为圆盘状,所述活动主轴11穿过所述加强板12的圆心,所述加强板12固定在活动主轴11上;
所述加强板12设有两个以上,每两个加强板12之间设置有多个叶片轴15组,所述叶片轴15组均匀环绕在活动主轴11周围;
所述叶片轴15组包括固定叶片13、叶片轴15和活动叶片14,所述固定叶片13安装在活动主轴11上并与加强板12垂直,相邻两叶片轴15组的固定叶片13相互垂直,所述固定叶片13开设有窗口,所述叶片轴15水平地固定在窗口内,所述叶片轴15与固定叶片13可转动地连接,所述活动叶片14固定在叶片轴15上,所述叶片轴15设置在所述窗口的上半部分。
本实用新型垂直轴风力发电机的固定主轴竖直设置,活动主轴11套设在固定主轴外,使得活动主轴11可绕固定主轴转动,活动主轴11上固定有圆盘状的加强板12以对抗强风,防止损坏风轮1;每两个加强板12之间设置有多组叶片轴15组,叶片轴15组均匀环绕在活动主轴11周围;叶片轴15组叶片轴15组包括固定叶片13、叶片轴15和活动叶片14,活动叶片14固定在所述叶片轴15上,叶片轴15可转动的固定在固定叶片13上,在风力推动下,不仅固定叶片13绕着固定主轴转动,活动叶片14也绕着叶片轴15转动,通过这样的风轮1结构将风能转化为机械能,不受风向限制,风能利用率高。
从上述描述可知,本实用新型的有益效果在于:活动主轴11上固定有圆盘状的加强板12可对抗强风,防止损坏风轮1;在风力推动下,不仅固定叶片13绕着固定主轴转动,活动叶片14也绕着叶片轴15转动,风能利用率高且结构简单、可抗强风。
进一步的,所述叶片轴15分别与窗口的上底边和下底边的距离之比为1∶3,所述活动叶片14分别固定在叶片轴15的上方和下方。
由上述描述可知,叶片轴15分别与窗口的上底边和下底边的距离之比为1∶3,所述活动叶片14分别固定在叶片轴15的上方和下方,即便是很小的风也能使活动叶片14绕叶片轴15转动从而发电。当然,也可以将叶片轴15设置在窗口顶部,活动叶片14固定在叶片轴15的下方,如图3和图4所示。
进一步的,还包括底座2,所述固定主轴竖直的固定在底座2上,所述底座2内设有发电机,所述活动主轴11与发电机之间设有联轴器,所述联轴器同时与活动主轴11和发电机连接。
由上述描述可知,由上述描述可知,风轮1收集的风能转化为机械能后,由底座2内设置的发电机转化为电能,实现风力发电。
进一步的,所述活动叶片14和固定叶片13均为矩形,所述固定叶片13长度与加强板12半径相同。
进一步的,所述活动叶片14大小与窗口相同。
由上述描述可知,活动叶片14和固定叶片13均为矩形,固定叶片13长度与加强板12半径相同,活动叶片14大小与窗口相同,活动叶片14随着风力的推动有规律的摆动,带动发电机发电。
请参照图1和图2,本实用新型的实施例1为:垂直轴风力发电机,包括风轮1,所述风轮1包括固定主轴、活动主轴11、加强板12和叶片轴15组;所述活动主轴11套设在固定主轴外;所述加强板12为圆盘状,所述活动主轴11穿过所述加强板12的圆心,所述加强板12固定在活动主轴11上;所述加强板12设有两个以上,每两个加强板12之间设置有多个叶片轴15组,所述叶片轴15组均匀环绕在活动主轴11周围;所述叶片轴15组包括固定叶片13、叶片轴15和活动叶片14,所述固定叶片13安装在活动主轴11上并与加强板12垂直,相邻两叶片轴15组的固定叶片13相互垂直,所述固定叶片13开设有窗口,所述叶片轴15水平地固定在窗口内,所述叶片轴15与固定叶片13可转动地连接,所述活动叶片14固定在叶片轴15上,所述叶片轴15分别与窗口的上底边和下底边的距离之比为1∶3,所述活动叶片14分别固定在叶片轴15的上方和下方。所述活动叶片14大小与窗口相同。所述活动叶片14和固定叶片13均为矩形,所述固定叶片13长度与加强板12半径相同。
本实用新型还包括底座2,所述固定主轴竖直的固定在底座2上,所述底座2内设有发电机,所述活动主轴11与发电机之间设有联轴器,所述联轴器同时与活动主轴11和发电机连接。
请参照图3和图4,本实用新型的实施例2为:垂直轴风力发电机,包括风轮1,所述风轮1包括固定主轴、活动主轴11、加强板12和叶片轴15组;所述活动主轴11套设在固定主轴外;所述加强板12为圆盘状,所述活动主轴11穿过所述加强板12的圆心,所述加强板12固定在活动主轴11上;所述加强板12设有两个以上,每两个加强板12之间设置有多个叶片轴15组,所述叶片轴15组均匀环绕在活动主轴11周围;所述叶片轴15组包括固定叶片13、叶片轴15和活动叶片14,所述固定叶片13安装在活动主轴11上并与加强板12垂直,相邻两叶片轴15组的固定叶片13相互垂直,所述固定叶片13开设有窗口,所述叶片轴15水平地固定在窗口内,所述叶片轴15与固定叶片13可转动地连接,所述活动叶片14固定在叶片轴15上,叶片轴15设置在窗口顶部,活动叶片14固定在叶片轴15的下方。所述活动叶片14大小与窗口相同。所述活动叶片14和固定叶片13均为矩形,所述固定叶片13长度与加强板12半径相同。
综上所述,本实用新型提供的风力发电机有益效果在于:本实用新型风力发电机的固定主轴竖直设置,活动主轴套设在固定主轴外,使得活动主轴可绕固定主轴转动,活动主轴上固定有圆盘状的加强板以对抗强风,防止损坏风轮;每两个加强板之间设置有多组叶片轴组,叶片轴组均匀环绕在活动主轴周围;叶片轴组叶片轴组包括固定叶片、叶片轴和活动叶片,活动叶片固定在所述叶片轴上,叶片轴可转动的固定在固定叶片上,在风力推动下,不仅固定叶片绕着固定主轴转动,活动叶片也绕着叶片轴转动,通过这样的风轮结构将风能转化为机械能,不受风向限制,风能利用率高。
以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种垂直轴风力发电机,其特征在于:包括风轮,所述风轮包括固定主轴、活动主轴、加强板和叶片轴组;
所述活动主轴套设在固定主轴外;
所述加强板为圆盘状,所述活动主轴穿过所述加强板的圆心,所述加强板固定在活动主轴上;
所述加强板设有两个以上,每两个加强板之间设置有多个叶片轴组,所述叶片轴组均匀环绕在活动主轴周围;
所述叶片轴组包括固定叶片、叶片轴和活动叶片,所述固定叶片安装在活动主轴上并与加强板垂直,相邻两叶片轴组的固定叶片相互垂直,所述固定叶片开设有窗口,所述叶片轴水平地固定在窗口内,所述叶片轴与固定叶片可转动地连接,所述活动叶片固定在叶片轴上,所述叶片轴设置在所述窗口的上半部分。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机,其特征在于:所述叶片轴分别与窗口的上底边和下底边的距离之比为1∶3,所述活动叶片分别固定在叶片轴的上方和下方。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机,其特征在于:所述活动叶片大小与窗口相同。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机,其特征在于:还包括底座,所述固定主轴竖直的固定在底座上,所述底座内设有发电机,所述活动主轴与发电机之间设有联轴器,所述联轴器同时与活动主轴和发电机连接。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机,其特征在于:所述活动叶片和固定叶片均为矩形,所述固定叶片长度与加强板半径相同。
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CN109882360A (zh) * 2019-04-28 2019-06-14 易事特智能化系统集成有限公司 一种组合式风力发电机组

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